SISTEMAS OPERATIVOS

SISTEMAS OPERATIVOS
Colegio
Universitario
de Caracas
REPUBLICA DE BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL P.P PARA LA EDUC. SUPERIOR
UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA
FUNDACIÒN SUCRE
UNIDAD CURRICULAR: ARQUITECTURA DEL PC
PROF: JESSICA MELLADO.
SISTEMA OPERATIVOS
INTEGRANTES:
MARITZA SUAREZ
NELIO QUINTERO
HECTOR MATOS
ZULENNYS PETTIS.
MENE DE MAUROA, NOVIEMBRE DEL 2008
Sistema Operativo
• Un sistema operativo es un software de sistema, es
decir, un conjunto de programas de computadora
destinado a permitir una administración eficaz de sus
recursos. Comienza a trabajar cuando es cargado en
memoria por un programa específico, que se ejecuta al
iniciar el equipo, o al iniciar una máquina virtual, y
gestiona el hardware de la máquina desde los niveles
más básicos, brindando una interfaz con el usuario.
Funciones de un sistema operativo
• - Facilita el uso de la computadora, en general, la
comunicación computadora / usuario
• - Gestiona y asigna recursos hardware (procesador,
memoria y periféricos) a los distintos programas o tareas
• - Gestiona y mantiene los archivos en dispositivos de
memoria masiva
• - Apoya a otros programas
• - Protege los datos y los programas, cuestión
especialmente compleja en sistemas multiusuario
• - Identifica y autentifica a los usuarios que hacen uso de
la computadora.
• - Contabiliza la utilización de los recursos realizada por
los distintos usuarios.
Un sistema operativo desempeña 5 funciones
básicas en la operación de un sistema
informático:
•
•
•
•
•
Interfaces del usuario.
Administración de recursos
Administración de archivos
Administración de tareas
Servicio de soporte
Clasificación de los Sistemas
Operativos
• Multiusuario: Permite que dos o más usuarios utilicen
sus programas al mismo tiempo. Algunos sistemas
operativos permiten a centenares o millares de usuarios
al mismo tiempo.
• Multiprocesador: soporta el abrir un mismo programa
en más de una CPU.
• Multitarea: Permite que varios programas se ejecuten al
mismo tiempo.
• Multitramo: Permite que diversas partes de un solo
programa funcionen al mismo tiempo.
• Tiempo
Real:
Responde
a
las
entradas
inmediatamente. Los sistemas operativos como DOS y
UNIX, no funcionan en tiempo real.
Tipos de Sistemas
Operativos
Mac OS
Perspectiva histórica
• Los primeros sistemas (1945 - 1950) eran
grandes máquinas operadas desde la consola
maestra por los programadores. Durante la
década siguiente (1950 - 1960) se llevaron a
cabo avances en el hardware: lectoras de
tarjetas, impresoras, cintas magnéticas, etc.
Esto a su vez provocó un avance en el software:
compiladores, ensambladores, cargadores,
manejadores de dispositivos, etc.
Problemas de explotación y
soluciones iniciales
• El problema principal de los primeros sistemas
era la baja utilización de los mismos, la primera
solución fue poner un operador profesional que
manejaba el sistema, con lo que se eliminaron
las hojas de reserva, se ahorró tiempo y se
aumentó la velocidad.
• Para ello, los trabajos se agrupaban de forma
manual en lotes mediante lo que se conoce
como procesamiento por lotes (batch) sin
automatizar.
Monitores residentes
• Según fue avanzando la complejidad de los
programas,
fue
necesario
implementar
soluciones que automatizaran la organización
de tareas sin necesidad de un operador. Debido
a ello se crearon los monitores residentes:
programas que residían en memoria y que
gestionaban la ejecución de una cola de
trabajos.
• Un monitor residente estaba compuesto por un
cargador, un Intérprete de comandos y un
Controlador (drivers) para el manejo de
entrada/salida.
Sistemas con almacenamiento
temporal de E/S
• Se avanza en el hardware, creando el soporte de interrupciones.
Luego se lleva a cabo un intento de solución más avanzado:
solapar la E/S de un trabajo con sus propios cálculos. Por ello se
crea el sistema de buffers con el siguiente funcionamiento:
• Un programa escribe su salida en un área de memoria (buffer 1).
• El monitor residente inicia la salida desde el buffer y el programa de
aplicación calcula depositando la salida en el buffer 2.
• La salida desde el buffer 1 termina y el nuevo cálculo también.
• Se inicia la salida desde el buffer 2 y otro nuevo cálculo dirige su
salida al buffer 1.
• El proceso se puede repetir de nuevo.
Los problemas surgen si hay muchas más operaciones de cálculo que
de E/S (limitado por la CPU) o si por el contrario hay muchas más
operaciones de E/S que cálculo (limitado por la E/S).
Spoolers
• Hace aparición el disco magnético con lo que
surgen nuevas soluciones a los problemas de
rendimiento. Se eliminan las cintas magnéticas
para el volcado previo de los datos de
dispositivos lentos y se sustituyen por discos (un
disco puede simular varias cintas). Debido al
solapamiento del cálculo de un trabajo con la
E/S de otro trabajo se crean tablas en el disco
para diferentes tareas, lo que se conoce como
Spool (Simultaneous Peripherial Operation OnLine).
Sistemas Operativos Multiprogramados
• Surge un nuevo avance en el hardware: el hardware con protección
de memoria. Lo que ofrece nuevas soluciones a los problemas de
rendimiento:
• Se solapa el cálculo de unos trabajos con la entrada/salida de otros
trabajos.
• Se pueden mantener en memoria varios programas.
• Se asigna el uso de la CPU a los diferentes programas en memoria.
• Debido a los cambios anteriores, se producen cambios en el
monitor residente, con lo que éste debe abordar nuevas tareas,
naciendo lo que se denomina como Sistemas Operativos
multiprogramados, los cuales cumplen con las siguientes funciones:
• Administrar la memoria.
• Gestionar el uso de la CPU (planificación).
• Administrar el uso de los dispositivos de E/S.
• Cuando desempeña esas tareas, el monitor residente se transforma
en un sistema operativo multiprogramado.
Llamadas al Sistema Operativo
• Definición breve: llamadas que ejecutan los programas
de aplicación para pedir algún servicio al SO.
• Cada SO implementa un conjunto propio de llamadas al
sistema. Ese conjunto de llamadas es el interfaz del SO
frente a las aplicaciones. Constituyen el lenguaje que
deben usar las aplicaciones para comunicarse con el
SO. Por ello si cambiamos de SO, y abrimos un
programa diseñado para trabajar sobre el anterior, en
general el programa no funcionará, a no ser que el
nuevo SO tenga el mismo interfaz. Para ello:
• Las llamadas correspondientes deben tener el mismo
formato.
• Cada llamada al nuevo SO tiene que dar los mismos
resultados que la correspondiente del anterior.
Modos de ejecución en un CPU
• Las aplicaciones no deben poder usar todas las
instrucciones de la CPU. No obstante el SO,
tiene que poder utilizar todo el juego de
instrucciones del CPU. Por ello, una CPU debe
tener (al menos) dos modos de operación
diferentes:
• Modo usuario: el CPU podrá ejecutar sólo las
instrucciones del juego restringido de las
aplicaciones.
• Modo supervisor: la CPU debe poder ejecutar el
juego completo de instrucciones
Llamadas al Sistema
• Una aplicación, normalmente no sabe dónde
está situada la rutina de servicio de la llamada.
Por lo que si ésta se codifica como una llamada
de función, cualquier cambio en el SO haría que
hubiera que reconstruir la aplicación.
• Pero lo más importante es que una llamada de
función no cambia el modo de ejecución de la
CPU. Con lo que hay que conseguir llamar a la
rutina de servicio, sin tener que conocer su
ubicación, y hacer que se fuerce un cambio de
modo de operación de la CPU en la llamada (y
la recuperación del modo anterior en el retorno).
Bibliotecas de interfaz de llamadas
al sistema
• Las llamadas al sistema no siempre tienen una
expresión sencilla en los lenguajes de alto nivel,
por ello se crean las bibliotecas de interfaz, que
son bibliotecas de funciones que pueden usarse
para efectuar llamadas al sistema. Las hay para
distintos lenguajes de programación.
• La aplicación llama a una función de la
biblioteca de interfaz (mediante una llamada
normal) y esa función es la que realmente hace
la llamada al sistema.
Interrupciones y excepciones
• El SO ocupa una posición intermedia entre los
programas de aplicación y el hardware. No se
limita a utilizar el hardware a petición de las
aplicaciones ya que hay situaciones en las que
es el hardware el que necesita que se ejecute
código del SO. En tales situaciones el hardware
debe poder llamar al sistema, pudiendo deberse
estas llamadas a dos condiciones:
• Algún dispositivo de E/S necesita atención.
• Se ha producido una situación de error al
intentar ejecutar una instrucción del programa
(normalmente de la aplicación).
Tratamiento de las interrupciones
• Una interrupción se trata en todo caso,
después de terminar la ejecución de la
instrucción en curso.
• El tratamiento depende de cuál sea el
dispositivo de E/S que ha causado la
interrupción, ante la cual debe poder
identificar el dispositivo que la ha causado
Importancia de las interrupciones
• El mecanismo de tratamiento de las interrupciones
permite al SO utilizar la CPU en servicio de una
aplicación, mientras otra permanece a la espera de que
concluya una operación en un dispositivo de E/S.
• El hardware se encarga de avisar al SO cuando el
dispositivo de E/S ha terminado y el SO puede intervenir
entonces, si es conveniente, para hacer que el programa
que estaba esperando por el dispositivo, se continúe
ejecutando.
• En ciertos intervalos de tiempo puede convenir no
aceptar señales de interrupción. Por ello las
interrupciones pueden inhibirse por programa (aunque
esto no deben poder hacerlo las mismas).
Excepciones
• Cuando la CPU intenta ejecutar una
instrucción incorrectamente construida, la
unidad de control lanza una excepción
para permitir al SO ejecutar el tratamiento
adecuado. Al contrario que en una
interrupción, la instrucción en curso es
abortada. Las excepciones al igual que las
interrupciones deben estar identificadas.
Clases de excepciones
• Las instrucciones de un programa pueden estar
mal construidas por diversas razones:
• El código de operación puede ser incorrecto.
• Se intenta realizar alguna operación no definida,
como dividir por cero.
• La instrucción puede no estar permitida en el
modo de ejecución actual.
• La dirección de algún operando puede ser
incorrecta o se intenta violar alguno de sus
permisos de uso.
Importancia de las excepciones
• El mecanismo de tratamiento de las
excepciones es esencial para impedir, junto a
los modos de ejecución de la CPU y los
mecanismos de protección de la memoria, que
las aplicaciones realicen operaciones que no les
están permitidas. En cualquier caso, el
tratamiento específico de una excepción lo
realiza el SO.
• Como en el caso de las interrupciones, el
hardware se limita a dejar el control al SO, y
éste es el que trata la situación como convenga.
Componentes de un sistema
operativo
Gestión de procesos
• Un proceso es simplemente, un programa
en ejecución que necesita recursos para
realizar su tarea: tiempo de CPU,
memoria, archivos y dispositivos de E/S.
El SO es el responsable de:
• Crear y destruir los procesos.
• Parar y reanudar los procesos.
• Ofrecer mecanismos para que se
comuniquen y sincronicen.
Gestión de la memoria principal
• La Memoria (informática) es una gran tabla de palabras
o bytes que se referencian cada una mediante una
dirección única. Este almacén de datos de rápido
accesos es compartido por la CPU y los dispositivos de
E/S, es volátil y pierde su contenido en los fallos del
sistema. El SO es el responsable de:
• Conocer qué partes de la memoria están utilizadas y por
quién.
• Decidir qué procesos se cargarán en memoria cuando
haya espacio disponible.
• Asignar y reclamar espacio de memoria cuando sea
necesario.
Gestión del almacenamiento
secundario
• Un sistema de almacenamiento secundario es
necesario, ya que la memoria principal
(almacenamiento primario) es volátil y además
muy pequeña para almacenar todos los
programas y datos. También es necesario
mantener los datos que no convenga mantener
en la memoria principal. El SO se encarga de:
• Planificar los discos.
• Gestionar el espacio libre.
• Asignar el almacenamiento.
El sistema de E/S
• Consiste
en
un
sistema
de
almacenamiento temporal (caché), una
interfaz de manejadores de dispositivos y
otra para dispositivos concretos. El
sistema operativo debe gestionar el
almacenamiento temporal de E/S y servir
las interrupciones de los dispositivos de
E/S.
Sistema de archivos
• Los archivos son colecciones de información
relacionada, definidas por sus creadores. Éstos
almacenan programas (en código fuente y objeto) y
datos tales como imágenes, textos, información de
bases de datos, etc. El SO es responsable de:
• Construir y eliminar archivos y directorios.
• Ofrecer funciones para manipular archivos y directorios.
• Establecer la correspondencia entre archivos y unidades
de almacenamiento.
• Realizar copias de seguridad de archivos.
Sistemas de protección
• Mecanismo que controla el acceso de los
programas o los usuarios a los recursos
del sistema. El SO se encarga de:
• Distinguir entre uso autorizado y no
autorizado.
• Especificar los controles de seguridad a
realizar.
• Forzar el uso de estos mecanismos de
protección.
Sistema de comunicaciones
• Para mantener las comunicaciones con otros
sistemas es necesario poder controlar el envío y
recepción de información a través de las
interfaces de red. También hay que crear y
mantener puntos de comunicación que sirvan a
las aplicaciones para enviar y recibir
información, y crear y mantener conexiones
virtuales
entre
aplicaciones
que
están
ejecutándose localmente y otras que lo hacen
remotamente.
Intérprete de órdenes
• Shell de línea de comandos:
• El shell del sistema es el principal componente del SO
que utiliza el usuario. Este uso se realiza siempre directa
o indirectamente a través del intérprete. Generalmente
incorpora un lenguaje de programación para automatizar
las tareas.
• Hay dos tipos de intérpretes de órdenes:
• Alfanuméricos: las órdenes se expresan mediante un
lenguaje específico usando las cadenas de caracteres
introducidas por el terminal.
• Gráficos: normalmente las órdenes se especifican por
medio de iconos y otros elementos gráficos.
Programas de sistema
• Son aplicaciones de utilidad que se
suministran con el SO pero no forman
parte de él. Ofrecen un entorno útil para el
desarrollo y ejecución de programas,
siendo algunas de las tareas que realizan:
• Manipulación y modificación de archivos.
• Información del estado del sistema.
• Soporte a lenguajes de programación.
• Comunicaciones.
Gestor de recursos
• Como gestor de recursos, el Sistema Operativo
administra
• La CPU (Unidad Central de Proceso, donde está
alojado el microprocesador).
• Los dispositivos de E/S (entrada y salida)
• La memoria principal (o de acceso directo).
• Los discos (o memoria secundaria).
• Los procesos (o programas en ejecución).
• y en general todos los recursos del sistema.
MUCHAS
GRACIAS POR
SU ATENCIÒN.!!